一种飞艇蒙皮材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种飞艇蒙皮材料及其制备方法，该蒙皮材料顺次包括防老化层、胶层、织物层、基底层、高阻隔层和焊接层；防老化层的材料为含耐质量分数为1～3％ZnO和质量分数为2.5～4％TiO2的热塑性聚氨酯，厚度为25～35微米；高阻隔层的材料为含有质量分数为1.5～2.5％粒径尺寸为20～70nm的SiO2纳米颗粒的聚乙烯醇，厚度为1～3微米；焊接层的材料为热塑性聚氨酯，厚度为20～30微米。本发明专利技术提供一种飞艇蒙皮材料该飞艇蒙皮材料的高阻隔层通过添加纳米颗粒，其阻隔效果可得到显著提升，透氦率达到5～20ml/(m2·atm·24h)。本发明专利技术制备工艺简单，采用涂敷工艺，简单的干式贴合工艺即可达到高阻隔效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于航空航天材料领域，具体涉及。
技术介绍
飞艇蒙皮材料是低空软式飞艇的主要结构材料，起到氦气保持、提供浮力的作用， 同时为部件提供安装平台。飞艇蒙皮材料主要性能指标包括强度、阻隔性、耐候性、可加工性能等。蒙皮材料的阻隔性能越好，飞艇的氦气泄漏量就小，能够延长飞艇的飞行时间。通用飞艇蒙皮材料的高阻隔功能层有下面几种形式一是高聚物涂层，如聚氨酯涂层等，聚氨酯涂层具有自身耐候特性好、加工性能优等特点已经成为通用飞艇蒙皮材料比较常用的功能性材料，聚醚性聚氨酯的透氦率约为1200mL/(m2 · atm · 24h)/(40ym), 聚氨酯涂层厚度小于30 μ m后很难发挥阻隔效果；聚酯型聚氨酯的阻隔性更好些，但耐水解性能差。二是阻隔性薄膜，常用的阻隔性薄膜有聚酯薄膜和聚氟乙烯薄膜等，厚度大于 16 μ m聚酯薄膜自身阻隔性较好，同时由于聚酯材料的极性高，是层压式蒙皮材料的基本组成部分，聚酯薄膜的透氦率为ISOOmL/(m2 Mtn^MhV(Ieym)；聚氟乙烯薄膜耐候性能极佳，是通用的表面耐候层材料，市场上可购置的层压材料中近一半采用了该种薄膜，聚氟乙烯薄膜厚度通常在25 μ m以上，其透氦率为2300mL/(m2 · atm · Mh) / (25 μ m)。三是乙烯聚乙烯醇类高阻隔材料，此种材料厚度只需1 μ m左右便可实现较好的阻隔效果，将1 μ m阻隔涂层涂覆在聚乙烯薄膜上，透氦率可以达到20mL/(m2 · atm · 24h)，但由于该阻隔材料抗水性很差，在加工时两侧必须有一定厚度的塑料薄膜保护，通常采用20 μ m的聚乙烯膜或者尼龙膜将高阻隔层三层共挤在一起，因此此种材料无明显的比重优势。飞艇对高阻隔层的要求是在保证阻隔要求的情况下使质量尽量小，同时不影响蒙皮材料耐候性能和加工性能。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供，该飞艇蒙皮材料的透氦率达到5 20mL/ (m2 · atm · 24h)，该飞艇蒙皮材料耐候性、加工性能优良，为飞艇技术的进一步发展提供材料技术支持。本专利技术提供一种飞艇蒙皮材料，该蒙皮材料由六层结构组成，从上至下顺次为防老化层、胶层、织物层、基底层、高阻隔层和焊接层；防老化层的材料为含耐质量分数为1 3% ZnO和质量分数为2. 5 4% TiO2的热塑性聚氨酯，厚度为25 35微米；胶层的材料为热熔的聚氨酯胶黏剂或者涂层的聚氨酯胶黏剂，厚度为20 25微米；织物层的材料为涤纶纤维、芳纶纤维或者其他高强纤维，厚度为100 150微米；基底层的材料为热塑性聚氨酯，厚度为25 30微米；高阻隔层的材料为含有质量分数为1. 5 2. 5%粒径尺寸为20 70nm的SW2纳米颗粒的聚乙烯醇，厚度为1 3微米。焊接层的材料为热塑性聚氨酯，厚度为20 30微米，各层之间通过涂覆、干式贴合工艺结合成一整体。本专利技术提供一种飞艇蒙皮材料的制备方法，具体包括以下几个步骤4步骤一在厚度为100 150微米的织物层的正面顺次涂覆20 25微米厚的胶层和25 35微米厚的防老化层；所述的织物层的材料为涤纶、芳纶或者其他高强纤维；所述的胶层的材料采用热熔的聚氨酯胶黏剂或者涂层的聚氨酯胶黏剂；所述的防老化层为含耐质量分数为1 3% ZnO和质量分数为2. 5 4% TiO2的热塑性聚氨酯；步骤二 将织物层的背面涂覆厚度25 30微米的基底层，经80°C以上烘干处理， 在表面形成光滑膜面，基底层材料为热塑性聚氨酯层；步骤三向净化后的蒸馏水中加入纯度为100%聚乙烯醇，加热完全溶解，保持固含量在20% 25%，得到聚乙烯醇水溶液；向聚乙烯醇水溶液中添加质量分数为1. 2 2. 5%直径为20 40nm的SiR和质量分数0. 8 1. 2%直径为60 70nm的SW2纳米颗粒，搅拌均勻，然后再向其中加入纯度为100%聚乙烯醇，加热溶解，使聚乙烯醇全部的固体含量在35 % 40 %之间，得到浆液，然后将浆液倒入浆槽中，保持浆槽温度为80 85°C，将浆液通过网线辊直接涂覆在步骤二得到基底层的表面，涂层厚度为1 3微米；步骤四将步骤三得到的涂覆材料放置于烘箱中进行加热，自然冷却后得到高阻隔层，该层厚度为1 3微米，高阻隔层含有质量分数为1. 5 2. 5%粒径尺寸为20 70nm 的SW2纳米颗粒的聚乙烯醇；加热包括预热、加热两个过程；其中预热温度为40 55°C， 预热时间为5 lOmin，加热温度为105 125°C，加热时间为5 lOmin。步骤五在步骤四中得到的具有高阻隔层的表面采用热熔涂布工艺涂覆焊接层， 厚度为20 30微米，焊接层材料为热塑性聚氨酯涂层；步骤六经步骤五处理后具有焊接层的材料于50 80°C，放置M小时以上，最终得到具有六层结构的飞艇蒙皮材料。本专利技术具有的优点在于1、本专利技术提出的，该飞艇蒙皮材料的高阻隔层通过添加纳米颗粒，其阻隔效果可得到显著提升；2、本专利技术提出的，该飞艇蒙皮材料与普通蒙皮材料相比更加柔软，耐折压、耐揉搓性能显著提高，经受折压和剪切疲劳载荷后阻隔性能始终保持在较高水平，耐损伤性能较好。3、本专利技术提出的，制备工艺简单，采用涂覆工艺， 不必在多种工艺设备上进行材料加工，不必采用共挤出工艺，简单的干式贴合工艺即可达到高阻隔效果；4、本专利技术提出的，其高阻隔层厚度很薄，不必采用聚乙烯等保护层，减少了额外重量。且高阻隔层对表层材料耐候性能无任何影响，由于与焊接层结合力较高，对背面焊接层的加工性能也无任何影响，蒙皮材料整体加工性能好。附图说明图1 本专利技术提出的飞艇蒙皮材料的结构形式示意图；图2 本专利技术提出的飞艇蒙皮材料的制备方法流程图；图3 本专利技术提出的飞艇蒙皮材料样品形貌图。具体实施例方式下面将结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。本专利技术提出的一种飞艇蒙皮材料的结构如图1所示，该蒙皮材料由六层结构组成，从上至下顺次为防老化层、胶层、织物层、基底层、高阻隔层和焊接层。其中防老化层的材料为含耐质量分数为1 3% ZnO和质量分数为2. 5 4% TiO2的热塑性聚氨酯，厚度为 25 35微米；胶层的材料为热熔的聚氨酯胶黏剂或者涂层的聚氨酯胶黏剂，厚度为20 25微米；织物层的材料为涤纶纤维、芳纶纤维或者其他高强纤维，厚度为100 150微米； 基底层的材料为热塑性聚氨酯，厚度为25 30微米；高阻隔层的材料为含有质量分数为 1. 5 2. 5%粒径尺寸为20 70nm的SW2纳米颗粒的聚乙烯醇，厚度为1 3微米。焊接层的材料为热塑性聚氨酯，厚度为20 30微米，各层之间通过涂覆、干式贴合工艺结合成一整体。本专利技术提出的一种飞艇蒙皮材料的制备方法，如图2所示，具体包括以下几个步骤步骤一首先在厚度为100 150微米的织物层的正面(阳光直射面)顺次涂覆 20 25微米厚的胶层和25 35微米厚的防老化层。织物层的材料为涤纶、芳纶或者其他高强纤维。所述的胶层的材料采用热熔的聚氨酯胶黏剂或者涂层的聚氨酯胶黏剂。所述的防老化层为含耐质量分数为1 3% ZnO和质量分数为2. 5 4% TiO2的热塑性聚氨酯。步骤二 将织物层的背面涂覆厚度25 30微米的基底层，经80°C以上烘干处理， 在表面形成光滑膜面，基底层材料为热塑性聚氨酯层。步骤三向净化后的蒸馏水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘东旭，吕明云，马云鹏，孟军辉，张一，胡杰，杨永强，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：